原生直拉单晶硅中的铜沉淀规律席珍强

采用红外扫描仪、扫描电镜以及电子束诱生电流仪研究了不同温度和不同冷却速度下原生直拉单晶硅的铜沉淀规律. 红外扫描仪观察发现：只有在热处理温度高于800℃的样品中才能观察到铜沉淀团，表明在原生单晶硅中铜沉淀温度为800℃. 同时，红外扫描仪和电子束诱生电流谱仪照片显示，快冷（30K/s）时，形成高密度的小铜沉淀团；而慢冷（0.3K/s）导致低密度、巨大的星形铜沉淀团的形成. 实验还发现慢冷所形成的星形铜沉淀团对少数载流子具有更强的复合强度. 最后，讨论了原生直拉单晶硅中铜沉淀规律的机理.     

晶体硅中的铁沉淀规律

研究了在直拉单晶硅和铸造多晶硅中经1100℃热处理快冷或慢冷条件下所形成的铁沉淀规律及其对少数载流子扩散长度的影响.红外扫描仪照片显示在直拉单晶硅中慢冷却形成的铁沉淀密度较低,而且其尺寸较大;在铸造多晶硅中,铁易在晶界上沉淀,沉淀规律也依赖于冷却速度.表面光电压仪测试结果表明:无论在直拉单晶硅材料中还是在铸造多晶硅材料中,快冷形成的铁沉淀对少数载流子扩散长度影响更大.实验结果可以用铁沉淀生成的热力学和动力学规律解释.     

晶体硅中的铁沉淀规律

研究了在直拉单晶硅和铸造多晶硅中经110 0℃热处理快冷或慢冷条件下所形成的铁沉淀规律及其对少数载流子扩散长度的影响.红外扫描仪照片显示在直拉单晶硅中慢冷却形成的铁沉淀密度较低,而且其尺寸较大;在铸造多晶硅中,铁易在晶界上沉淀,沉淀规律也依赖于冷却速度.表面光电压仪测试结果表明:无论在直拉单晶硅材料中还是在铸造多晶硅材料中,快冷形成的铁沉淀对少数载流子扩散长度影响更大.实验结果可以用铁沉淀生成的热力学和动力学规律解释     

300mm掺氮直拉硅片的原生氧沉淀径向分布

采取从某一温度(600～1000℃)开始缓慢升温至高温(1150℃)并保温若干时间的方法,使得直拉Si片中大于起始温度对应的氧沉淀临界尺寸的那一部分原生氧沉淀得以长大,然后通过傅里叶红外光谱测量氧浓度变化以及利用扫描红外显微术测量氧沉淀密度.通过这样的方法,定性地研究了300mm掺N直拉Si片的原生氧沉淀的径向分布.研究表明:氧沉淀异常区域(称为P区)的原生氧沉淀密度显著高于空位型缺陷区域(称为V区);此外,V区中的原生氧沉淀的尺寸分布是不连续的,表现为高温下形成的大尺寸原生氧沉淀和低温下形成的小尺寸氧沉淀,而P区中的原生氧沉淀的尺寸分布则是连续的.我们从直拉Si晶体生长过程中原生氧沉淀的形成机制出发,对上述结果做了定性的解释.     

300mm掺氮直拉硅片的原生氧沉淀径向分布

采取从某一温度(600～1000℃)开始缓慢升温至高温(1150℃)并保温若干时间的方法,使得直拉Si片中大于起始温度对应的氧沉淀临界尺寸的那一部分原生氧沉淀得以长大,然后通过傅里叶红外光谱测量氧浓度变化以及利用扫描红外显微术测量氧沉淀密度.通过这样的方法,定性地研究了300mm掺N直拉Si片的原生氧沉淀的径向分布.研究表明:氧沉淀异常区域(称为P区)的原生氧沉淀密度显著高于空位型缺陷区域(称为V区);此外,V区中的原生氧沉淀的尺寸分布是不连续的,表现为高温下形成的大尺寸原生氧沉淀和低温下形成的小尺寸氧沉淀,而P区中的原生氧沉淀的尺寸分布则是连续的.我们从直拉Si晶体生长过程中原生氧沉淀的形成机制出发,对上述结果做了定性的解释.     

快速热处理工艺下直拉单晶硅中铜、镍对氧沉淀的影响

研究了快速热处理工艺下直拉单晶硅中过渡族金属铜、镍对内吸杂工艺中氧沉淀形成规律的影响.实验结果表明:在快速热处理工艺下,间隙铜对氧沉淀几乎没有影响,铜沉淀却能显著地促进氧沉淀的形成;而间隙镍或镍沉淀对氧沉淀的形成都没有影响.基于实验结果并结合氧沉淀的形核理论,对金属铜、镍对氧沉淀的影响机理进行了解释.     

大直径直拉硅中氮对原生氧沉淀的影响

研究了在大直径直拉硅单晶中掺氮(N)对原生氧沉淀的影响.通过高温一步退火(1050℃)和低-高温两步退火(800℃+1050℃)发现在掺N直拉(NCZ)硅中氧沉淀的行为与一般直拉(CZ)硅是大不相同的,经过高温一步退火后,在氧化诱生层错环(OSF-ring)区氧沉淀的量要小于空洞型缺陷(voids)区,而经过低-高温两步退火后,OSF-ring区的氧沉淀量要远远大于voids区.由此可得,在晶体生长过程中,N通过改变硅晶体中空位的浓度及其分布从而改变原生氧沉淀的尺寸和分布.并在此基础上讨论了在大直径NCZ硅中掺N影响原生氧沉淀的机理.     

Impact of Transition-Metal Contamination on Oxygen Precipitation in Czochralski Silicon Under Rapid Thermal Processing

研究了快速热处理工艺下直拉单晶硅中过渡族金属铜、镍对内吸杂工艺中氧沉淀形成规律的影响.实验结果表明:在快速热处理工艺下,间隙铜对氧沉淀几乎没有影响,铜沉淀却能显著地促进氧沉淀的形成;而间隙镍或镍沉淀对氧沉淀的形成都没有影响.基于实验结果并结合氧沉淀的形核理论,对金属铜、镍对氧沉淀的影响机理进行了解释.     

快速预热处理对大直径CZ-Si中FPDs及清洁区的影响

研究了不同气氛下快速预热处理(RTA)后,硅片中的流动图形缺陷(FPDs)密度和随后两步热处理形成的魔幻清洁区(MDZ)之间的关系.硅片经过高温快速预热处理后,再经过800℃(4h) 1000℃(16h)常规退火,以形成MDZ.研究发现,当硅片在Ar气氛或N2/O2(9%)混合气氛下RTA预处理后,FPDs密度较低,随后热处理出现的氧沉淀诱生缺陷密度较高、清洁区较宽.对于N2/O2混和气氛,随着O2含量的增加,FPDs和氧沉淀诱生缺陷密度变小,纯O2气氛下预处理后硅片中FPDs和氧沉淀诱生缺陷密度最低.因此,可以通过调节N2/O2混合气氛中两种气氛的比例来控制空洞型微缺陷和硅片体内氧沉淀诱生缺陷的密度.     

快速预热处理对大直径CZ-Si中FPDs及清洁区的影响

研究了不同气氛下快速预热处理(RTA)后,硅片中的流动图形缺陷(FPDs)密度和随后两步热处理形成的魔幻清洁区(MDZ)之间的关系.硅片经过高温快速预热处理后,再经过800℃(4h)+1000℃(16h)常规退火,以形成MDZ.研究发现,当硅片在Ar气氛或N2/O2(9%)混合气氛下RTA预处理后,FPDs密度较低,随后热处理出现的氧沉淀诱生缺陷密度较高、清洁区较宽.对于N2/O2混和气氛,随着O2含量的增加,FPDs和氧沉淀诱生缺陷密度变小,纯O2气氛下预处理后硅片中FPDs和氧沉淀诱生缺陷密度最低.因此,可以通过调节N2/O2混合气氛中两种气氛的比例来控制空洞型微缺陷和硅片体内氧沉淀诱生缺陷的密度.